در وسط این سکو بنای مربع‌‌شکلی ایجاد و در فراز آن، چهارطاقی بزرگی با دهانه‌‌های 11 متر و پایه‌های پنج متر ساخته شده است.
به این ترتیب، ایجاد چنین گنبدی روی یک پلان مربع از ویژگی‌های بارز این اثر محسوب می‌شود، زیرا قدیمی‌ترین گنبدها در دنیا روی پلان مدور ایجاد شده‌اند و استفاده از پلان مربع توسط ایرانیان در زمان اشکانیان ابداع شد.
این کاخ که یکی از کاخ‌های ییلاقی اردشیر بابکان بوده، از سنگ، گچ و ملات ساخته شده است، در حالی که در بسیاری از آثار دیگر مانند تخت جمشید از سنگ‌های یکپارچه استفاده می‌شد.
یکی دیگر از ویژگی‌های بارز این اثر تاریخی استفاده از شیوه‌ی فیل‌پوش یا گوشواره روی پلان مربع است که برای نخستین‌بار در فیروزآباد به کار رفته است.
در واقع، زمانی که استفاده از پلان مربع در زمان اشکانیان آغاز شد به‌دلیل این‌که ایرانیان می‌خواستند دایره‌ی گنبد را روی پلان سوار کنند و چهار گوشه‌ی آن خالی می‌ماند، اقدام به گوشه‌سازی کردند تا گنبد معلق نماند.
به این ترتیب، از گوشواره‌هایی به‌شکل فیل‌پوش یا خرطومی برای گوشه‌سازی استفاده کردند که بعدها در دوره‌ی اسلامی به‌صورت سه‌کنج تغییر یافت.
بنای کاخ اردشیر با حدود 23 مترارتفاع از سه بخش تشکیل شده است؛ یک بخش آن ایوانی دارد که چهار تالار به آن عمود شده‌اند.
همچنین یک پلکان در این کاخ وجود دارد که به برکه‌ای جلوی کاخ مربوط می‌شود و بخش دیگر بنا، حیاطی است با دو ایوان و دو تالار در اطراف آن که ورودی اصلی بنا هم محسوب می‌شود.